¿Por qué el almacenamiento de aire líquido no requiere combustibles fósiles?

La interpretación del concepto de almacenamiento de energía de aire comprimido de Shuangliang Energy Saving (CAES) se refiere al uso de energía eléctrica para aire comprimido durante el valle bajo de la carga de la red, y el sellado de la presión del aire en minas desguazadas y hundimientos. Tanques de almacenamiento submarino, cuevas, pozos de petróleo y gas vencidos o nuevos pozos de almacenamiento de gas, método de almacenamiento de energía para la generación de energía de turbinas de vapor debido a la liberación de aire comprimido durante la carga máxima de la red eléctrica. Desde que Stal Laval propuso el uso de almacenamiento de aire comprimido en 1949, los académicos nacionales y extranjeros han realizado muchas investigaciones. En la actualidad, existen dos grandes centrales eléctricas tradicionales de almacenamiento de aire comprimido en el mundo. En 1978, nació la primera unidad de almacenamiento de aire comprimido operada comercialmente en Hengtuofu, Alemania. [1] En mayo de 1991, se puso en funcionamiento la segunda central eléctrica en Maijintuofu, Alabama, Estados Unidos. En la actualidad, existen muchas formas de sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido. Según el medio de trabajo, el medio de almacenamiento y la fuente de calor, se pueden dividir en: sistemas tradicionales de almacenamiento de energía de aire comprimido (que requieren combustión de combustibles fósiles), sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido con dispositivos de almacenamiento de calor y sistemas de almacenamiento de energía de compresión de gas líquido. sistema. La perspectiva de aplicación del almacenamiento de energía de aire comprimido es más amplia, ya que puede aumentar en gran medida la eficiencia; Use más flexible, incluso se puede usar para la energía del automóvil; Adopte la energía renovable, proporcione una parte de la energía renovable en la red e incluso aproveche el calor industrial. Los principales obstáculos técnicos para el desarrollo a gran escala de sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido son dos: la necesidad de grandes dispositivos de almacenamiento de gas y la dependencia de la quema de combustibles fósiles. Para resolver estos dos problemas, se utilizan sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido con almacenamiento de calor, sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido micropequeños, sistemas de almacenamiento de energía de aire líquido, sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido supercrítico y sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido junto con energía renovable. . El sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido con almacenamiento de calor también se denomina sistema avanzado de almacenamiento de energía de aire comprimido adiabático. El proceso de compresión del aire en el sistema está cerca del proceso adiabático y hay mucho calor de compresión. Por ejemplo, en condiciones ideales, cuando el aire comprimido es de 100 bar, puede producir una temperatura alta de 650 ° C. La energía térmica comprimida se almacena en un dispositivo de almacenamiento de calor y se calienta para comprimir el aire durante el proceso de liberación de energía para hacer funcionar la turbina. En comparación con el sistema tradicional de almacenamiento de energía de aire comprimido que quema combustible, la eficiencia del almacenamiento de energía del sistema ha mejorado enormemente y, en teoría, puede alcanzar más del 70%; Al mismo tiempo, debido al uso de calor comprimido en lugar de la combustión de combustible, se eliminó la cámara de combustión y se logró el requisito de emisión cero. La principal desventaja del sistema es que los costos de inversión inicial aumentarán entre un 20% y un 30%. El tamaño de un pequeño sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido es generalmente del nivel de 10 MW. Utiliza contenedores de alta presión sobre el suelo para almacenar aire comprimido, rompiendo así la dependencia de las cuevas de almacenamiento de gas y teniendo una mayor flexibilidad. Es más adecuado para sistemas de suministro de energía urbana: suministro de energía distribuida, minirredes, etc., para la gestión del lado de la demanda de energía, suministro de energía ininterrumpida, etc .; Al mismo tiempo, también se puede construir cerca de sistemas de energía renovable, como parques eólicos, para regular el suministro de energía renovable estable. El tamaño del sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido en miniatura es generalmente de miles de vatios a docenas de kilovatios. También utiliza contenedores de alta presión sobre el suelo para almacenar aire comprimido. Se utiliza principalmente para fuentes de alimentación de respaldo en áreas especiales (como control, comunicaciones y campos militares), micro-mini-redes en áreas remotas y aisladas y energía de vehículos de aire comprimido. Los estudiosos extranjeros han desarrollado un sistema aerodinámico comprimido para vehículos. El depósito de almacenamiento del vehículo es de 300 litros, que permite que un coche de 1 tonelada recorra 96 kilómetros a una velocidad de 50 kilómetros por hora, satisfaciendo básicamente las necesidades del tráfico urbano diario. El sistema de almacenamiento de energía de aire líquido y aire comprimido supercrítico es un nuevo tipo de sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido. El primero fue desarrollado y desarrollado conjuntamente por el Instituto de Ingeniería Termofísica de la Academia China de Ciencias y la Compañía Británica Gaozhan y obtuvo patentes. Dado que la densidad del aire líquido es mucho mayor que la densidad del aire gaseoso, el sistema no requiere grandes cámaras de almacenamiento de gas. Sin embargo, el sistema es menos eficiente. Para resolver el problema de los sistemas ineficientes de almacenamiento de energía de aire líquido, la Academia de Ciencias de Ingeniería Termofísica de China propuso por primera vez y desarrolló de forma independiente un sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido supercrítico en 2009, que utiliza las propiedades especiales del aire en condiciones supercríticas. Se combinan las ventajas del sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido convencional y el sistema de almacenamiento de energía de aire líquido. Tiene las ventajas de gran escala, alta eficiencia, bajo costo de inversión, alta densidad de energía, sin necesidad de grandes dispositivos de almacenamiento, ciclo ilimitado de almacenamiento de energía, aplicación de varios tipos de centrales eléctricas, seguridad de funcionamiento y respeto al medio ambiente. Los sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido y de acoplamiento de energía renovable pueden "empalmar" fuentes de energía renovable intermitentes y una producción constante. Los sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido con almacenamiento de calor pueden almacenar energía solar térmica, calentar el aire comprimido cuando sea necesario y luego impulsar la generación de energía de la turbina. Además de la energía solar térmica, el calor residual de las industrias eléctrica, química, cementera y de otro tipo se puede utilizar como fuentes de calor externas. Por lo tanto, el sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido con almacenamiento de calor tiene una amplia gama de aplicaciones. Además, también se puede acoplar a sistemas de generación de energía eólica. En la parte inferior del consumo de electricidad, el exceso de energía de la planta de energía eólica comprime y almacena aire comprimido; En la potencia máxima, el aire comprimido se quema y entra en la turbina de gas para generar electricidad. Un sistema junto con almacenamiento de energía de aire comprimido y energía eólica puede aumentar la proporción de suministro de energía eólica en la red al 80%, que es mucho más alta que el máximo tradicional del 40%. También puede utilizar biomasa como gas sintético para reemplazar el gas natural en sistemas de aire comprimido y reducir la dependencia de los sistemas de almacenamiento de energía de aire comprimido del gas natural.

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